第1章 现代自由锻造液压机概论 1
1.1 锻造液压机的原理 1
1.1.1 液压机的工作原理 1
1.1.2 锻造液压机的原理及工作循环 2
1.2 锻造液压机的传动方式 2
1.2.1 泵直接传动 3
1.2.2 泵—蓄势器传动 4
1.2.3 两种传动方式的比较 4
1.3 现代锻造液压机的系统构成 5
1.4 锻造液压机的主要技术参数 7
1.5 锻造液压机的主要结构形式 11
1.5.1 三梁四柱式锻造液压机 11
1.5.2 三梁两柱结构锻造液压机 12
1.5.3 两柱下拉式锻造液压机 15
1.5.4 四柱下拉式锻造液压机 17
1.5.5 缸动式锻造液压机 17
1.5.6 钢丝缠绕式锻造液压机 18
1.6 锻造液压机的发展史 20
1.7 现代锻造液压机的主要特点 27
参考文献 32
第2章 150MN锻造液压机的本体结构 32
2.1 150MN锻造液压机概述 33
2.1.1 150MN锻造压机本体结构 33
2.1.2 150MN锻造压机的技术参数 38
2.1.3 150MN锻造压机的动力系统 39
2.1.4 150MN锻造压机的液压传动及控制系统 40
2.1.5 150MN锻造压机的电气自动化及信息处理系统 40
2.1.6 150MN锻造压机的操作机 41
2.2 150MN锻造压机预应力框架及其整体性分析 42
2.2.1 150MN锻造压机预应力框架的结构及预紧原理 42
2.2.2 压机整体性计算的概念和意义 44
2.2.3 150MN锻造压机框架的整体性分析模型 45
2.2.4 锻造压机全预紧框架整体性的预紧系数 46
2.2.5 锻造压机全预紧框架整体性的影响因素分析 48
2.2.6 150MN锻造压机框架的整体性分析 60
2.2.7 各构件的内力分布 68
2.3 150MN锻造压机的上横梁设计 69
2.3.1 对上横梁的基本要求 69
2.3.2 150MN锻造压机的上横梁设计 71
2.3.3 上横梁强度、刚度的数值模拟 75
2.4 150MN锻造压机活动横梁的设计 79
2.4.1 对活动横梁的基本要求 79
2.4.2 150MN锻造压机的活动横梁设计 81
2.4.3 活动横梁强度、刚度的数值模拟 84
2.5 150MN锻造压机的下横梁 89
2.5.1 对锻造压机下横梁的基本要求 89
2.5.2 150MN锻造压机下横梁的结构 91
2.5.3 150MN锻造压机下横梁的整体性分析 93
2.5.4 下横梁整体性的影响因素分析 102
2.5.5 基于人工神经网络的预紧参数优化 107
2.5.6 下横梁的整体性分析结论 110
2.6 150MN锻造压机下横梁的强度与刚度分析 111
2.6.1 普通锻造工况强度与刚度的常规计算 111
2.6.2 下横梁强度和刚度的数值模拟 112
2.7 150MN锻造压机的立柱设计 120
2.7.1 对立柱的基本要求 120
2.7.2 150MN锻造压机立柱的结构设计 121
2.7.3 150MN锻造压机立柱强度、刚度的数值模拟 122
2.8 工作缸的设计 130
2.8.1 150MN锻造压机的工作缸的结构 131
2.8.2 工作缸“中心镦粗”的数值模拟 132
2.8.3 工作缸“拔长”工况的数值模拟 135
2.9 动梁—立柱的预置间隙分析 137
2.9.1 预置间隙分析的背景 137
2.9.2 计算模型 138
2.9.3 计算结果 138
2.9.4 计算结果的分析 143
2.9.5 锻件温度对间隙及面压的影响分析 146
参考文献 152
第3章 150MN锻造液压机的液压系统 152
3.1 150MN锻造液压机的液压系统简介 155
3.1.1 水压传动及控制系统 155
3.1.2 油压传动及控制系统 158
3.1.3 锻造液压机的安全性设计 159
3.1.4 油压和水压系统的比较分析 159
3.2 水压机基本参数计算 161
3.2.1 确定水压机基本参数 161
3.2.2 水压机水压系统设备基本参数计算 162
3.3 水压系统设计计算 164
3.3.1 原始参数 164
3.3.2 压下力计算 165
3.3.3 主缸流量计算 165
3.3.4 管道直径、流速和压差 165
3.3.5 管道和水缸升压时间计算 167
3.3.6 高压水泵工作数量对应的锻造速度 168
3.3.7 充液罐尺寸确定 168
3.3.8 主缸固有频率的计算 169
3.3.9 增压方法 170
3.4 控制阀组的设计 171
3.4.1 控制阀的选择 171
3.4.2 液压控制回路 172
参考文献 172
第4章 150MN锻造液压机的电气自动化系统 172
4.1 150MN锻造水压机电气自动化系统的技术要求 173
4.2 150MN电气自动化系统硬件和软件的结构及特点 173
4.2.1 水压机的装机水平 173
4.2.2 电气设备组成 174
4.2.3 总体设计方案说明 174
4.2.4 PLC控制系统 174
4.2.5 工业控制计算机 175
4.3 150MN锻造水压机的关键控制技术 175
4.3.1 压机—操作机联动控制原理 175
4.3.2 活动横梁位置的闭环控制技术 175
4.3.3 压机瞬时失载状态的冲击振动控制 178
4.3.4 压机的超偏载控制技术 178
4.3.5 水压机的故障分类、诊断报警及分析 179
4.4 其他自动化技术 180
4.4.1 压机各种工作方式的运行原理 180
4.4.2 水压机工作状态与泵站运行方式的匹配及其控制原理 187
4.4.3 锻造工艺参数的录入及自动执行 189
4.4.4 水压机运行状态的检测、显示及存储技术 189
4.4.5 锻造过程中实际工艺参数的自动检测、记录和存储 190
参考文献 190
第5章 液压机的结构优化设计 191
5.1 液压机结构优化设计的概念 191
5.1.1 液压机结构优化设计发展史 191
5.1.2 液压机本体结构优化设计存在的问题 193
5.2 液压机框架的结构优化设计 194
5.2.1 约束变尺度算法 194
5.2.2 基于WHP算法的框架结构优化 198
5.3 液压机框架的结构离散优化设计 205
5.3.1 结构优化中的离散优化方法 205
5.3.2 框架结构的离散优化数学模型 206
5.3.3 遗传算法GAs 206
5.3.4 基于SPG算法的压机框架结构离散优化 210
5.4 液压缸参数的结构优化设计 214
5.4.1 液压缸结构优化数学模型 214
5.4.2 液压缸有限元分析 219
5.4.3 液压缸的结构优化算法 219
5.4.4 优化算例 222
5.5 结构拓扑优化概述 225
5.5.1 离散体结构的拓扑优化方法 225
5.5.2 连续体结构拓扑优化方法 228
5.5.3 结构拓扑优化存在的问题及发展方向 231
5.5.4 遗传算法及其在结构拓扑优化中的应用 232
5.5.5 桁架结构拓扑优化的基结构理论 233
5.6 液压机底座结构拓扑优化的基结构法 236
5.6.1 箱形板系结构的特征 236
5.6.2 箱形板系结构中传力板间距与承载板承载能力的关系 238
5.6.3 箱形板系基结构应遵循的原则 243
5.6.4 离散变量箱形板系结构拓扑优化的数学模型 244
5.6.5 液压机下横梁结构拓扑优化的基结构 245
5.7 压机下横梁结构拓扑的遗传优化 251
5.7.1 遗传优化算法的基本理论 251
5.7.2 基于BP神经网络的结构近似分析 252
5.7.3 遗传拓扑优化中的约束处理 257
5.7.4 求解压机下横梁结构拓扑优化问题的遗传算法 258
5.7.5 压机下横梁结构的拓扑优化 262
参考文献 277